金屬切削原理與刀具

1、 金屬切削原理與刀具教輔目錄第一部分 基本定義精簡內(nèi)容1第一節(jié) 切削運動1第二節(jié) 刀具切削部分組成要素2第三節(jié) 刀具角度3第四講 切削層要素5第二部分 刀具材料精簡內(nèi)容8第一節(jié) 刀具材料應(yīng)具備的性能8第二節(jié) 高速鋼10第三節(jié) 硬質(zhì)合金11第四節(jié) 其它刀具材料12第三部分 切削過程及切屑種類精簡內(nèi)容14第一節(jié) 金屬切屑過程14第二節(jié) 切屑的類型17第四部分 切削力精簡內(nèi)容21第一節(jié) 切削力的來源、切削合力及其分解、切削功率21第二節(jié) 切削力的指數(shù)公式24第三節(jié) 影響切削力的因素25第四節(jié) 切削力的理論研究29第五部分 切削熱和切削溫度精簡內(nèi)容29第一節(jié) 切削熱的產(chǎn)生與傳出29第二節(jié) 切削溫度及其

2、測量方法31第三節(jié) 影響切削溫度的因素32第六部分 刀具的磨損破損和使用壽命精簡內(nèi)容35第一節(jié) 刀具磨損35第二節(jié) 刀具磨損過程、磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命36第七部分 切削液精簡內(nèi)容38第一節(jié) 切削液的分類39第二節(jié) 切削液的作用機(jī)理39第三節(jié) 切削液的添加劑40第四節(jié) 切削液的選用41第八部分 已加工表面質(zhì)量精簡內(nèi)容量43第一節(jié) 已加工表面的形成過程43第二節(jié) 已加工表面質(zhì)量概述43第三節(jié) 表面粗糙度45第四節(jié) 加工硬化47金屬切削原理與刀具教輔第一部分 基本定義精簡內(nèi)容第一節(jié) 切削運動一、切削運動金屬切削加工是利用刀具切去工件毛坯上多余的金屬層(加工余量)，以獲得具有一定的尺寸、形狀、位置精度和

3、表面質(zhì)量的機(jī)械加工方法。在金屬切削中，為了要從工件上切去一部分金屬，刀具和工件間必須完成一定的切削運動。切削運動包括：主運動和進(jìn)給運動。（一）主運動 ：使工件與刀具產(chǎn)生相對運動而進(jìn)行切削的最主要的運動。主運動特點是運動速度最高，消耗功率最大。主運動一般只有一個。（二）進(jìn)給運動：保證金屬的切削能連續(xù)進(jìn)行的運動。進(jìn)給運動的特點是運動速度低，消耗功率小。進(jìn)給運動可以有幾個，可以是連續(xù)運動，也可以是間歇運動。二、切削速度的計算 (一) 、主運動為旋轉(zhuǎn)運動，計算公式為： dw工件待加工表面或刀具的最大直徑 n工件或刀具每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(二) 、主運動為往復(fù)直線運動，計算公式為： L往復(fù)直線運動的行程長度 nr

4、主運動每分鐘的往復(fù)次數(shù)三. 工件上的表面在切削加工過程中工件上有三個不斷變化著的表面。 待加工表面工件上有待切除的表面。 已加工表面工件上經(jīng)刀具切削后產(chǎn)生的新表面。 過渡表面切削刃正在切削的表面。該表面的位置始終在待加工表面與已加工表面之間不斷變化。四. 切削用量 切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量 (1)切削速度VC (2) 進(jìn)給量f Vf=f·n (mm/s) f 車刀每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r) n 工件轉(zhuǎn)速（r/s)五. 主運動和進(jìn)給運動的合成和成切削運動：是由主運動和進(jìn)給運動合成的運動。刀具切削刃上選定點相對工件的瞬時合成運動方向稱合成切削運動方向，其速度稱合成切削速度. 第二節(jié) 刀具切

5、削部分組成要素一. 車刀由刀柄和刀頭組成，切削部分包括以下幾個部分：(一)前  面 Ar(face) ： 前面是刀具上切屑流過的表面。(二)主后面Aa (flank) ：刀上同前面相交形成主切削刃的后面，即與工件上過渡表面相對的表面。(三)副后面Aa ： 與已加工表面相對的表面，刀具上同前面相交形成副刃的后面二. 刀具組成 切削刃：  刀具上兩個面相交形成切削刃 主切削刃S：前刀面與 主后刀面相交形成的切削刃，它擔(dān)任主切削工作。 副切削刃S：前刀面和副后刀面相交形成的切削刃。 刀尖：  刀尖是指主切削刃與副切削刃的交點。三. 刀具結(jié)構(gòu)其它各類刀

6、具，如刨刀、鉆頭、銑刀等，都可看作是車刀的演變和組合。第三節(jié) 刀具角度一. 刀具角度(一)刀具的切削角度，是刀具和工件在切削運動的狀態(tài)下確定的角度。所以刀具的切削角度的坐標(biāo)應(yīng)該用合成切削速度向量Ve來說明。（二）由于實際生產(chǎn)中大多數(shù)加工表面都是空間曲面，不便于直接用來做為坐標(biāo)平面，因此需通過切削刃上某一選定點，做工件加工表面的切削平面和法平面。（三）刀具靜止參考系（標(biāo)注參考系）：不考慮進(jìn)給運動，并在特定的安裝條件下的參考系。 （四）刀具工作參考系（動態(tài)參考系）：是確定刀具在切削運動中有效工作角度的基準(zhǔn)?？紤]了進(jìn)給運動及安裝情況的影響。 二、刀具切削角度的坐標(biāo)平面三、刀具標(biāo)注角度的坐標(biāo)為了便于刀

7、具設(shè)計者在設(shè)計刀具時的標(biāo)注，有一些理想狀態(tài)的假定：1）裝刀時，刀尖恰在工件的中心線上；2）刀桿中心線垂直工件軸線；3）沒有進(jìn)給運動；4）工件已加工表面的形狀是圓柱表面。（外圓刀具標(biāo)注角度）第四講 切削層要素一、 切削層工件上正被切削刃切削的一層金屬，亦即相鄰兩個加工表面之間的一層金屬。 二、切削層參數(shù)切削層參數(shù)共有三個，它們通常都在垂直于切削速度v的平面內(nèi)度量。（一）切削寬度：沿主切削刃方向度量的切削層尺寸。 車削外圓時切削寬度：（二）切削厚度：兩相鄰加工表面間的垂直距離。車外圓時，切削厚度：（三）切削深度：在基面上垂直于進(jìn)給運動方向測量的切削層尺寸。車削加工時的切削深度：dw，dm分別為待加

8、工表面和已加工表面的直徑。 （四）切削面積：切削層垂直與切削速度截面內(nèi)的面積。車外圓時：三. 自由切削和非自由切削，殘留面積及其高度(一).自由切削是指只有一個直線切削刃的切削。(二).非自由切削是指切削刃為折線形，即有主切削刃和副切削刃；或曲線形的切削。由于切削運動和刀具的幾何形狀的關(guān)系，使加工后仍有一部分金屬未被切除，而殘留在已加工表面上，構(gòu)成已加工表面的橫向不平度（粗糙度），既所謂殘留面積。（三）.當(dāng)?shù)都鉀]有圓弧半徑殘留面積有直線構(gòu)成其高為：實際上r必不可少，當(dāng)f較小，殘留面積純粹由兩段圓弧構(gòu)成，即不含有副切削刃的直線部分時殘留面積高度為:小項可略去不記，上式簡化為：第二部分 刀具材料精

9、簡內(nèi)容第一節(jié) 刀具材料應(yīng)具備的性能一. 刀具材料應(yīng)具備的性能刀具材料的切削性能直接影響著生產(chǎn)效率、工件的加工精度、已加工表面質(zhì)量和加工成本等，所以正確選擇刀具材料是設(shè)計和選用刀具的重要內(nèi)容之一。金屬切削時，刀具切削部分直接和工件及切屑相接觸，承受著很大的切削壓力和沖擊，并受到工件及切屑的劇烈摩擦，產(chǎn)生很高的切削溫度。即 刀具切削部分是在高溫、高壓及劇烈摩擦的惡劣條件下工作的。因此，刀具切削部分材料應(yīng)具備以下基本性能：（1） 硬度高刀具材料的硬度必須高于被加工材料的硬度。一般要求刀具材料的常溫硬度必須HRC62以上。（2） 足夠的強(qiáng)度和韌性刀具切削部分的材料在切削時承受著很大的切削力和沖擊力，因

10、此刀具材料必須要有足夠的強(qiáng)度和韌性。（3） 耐磨性和耐熱性好刀具在切削時承受著劇烈的摩擦，因此刀具材料應(yīng)具有較強(qiáng)的耐磨性。刀具材料的耐磨性和耐熱性有著密切的關(guān)系，其耐熱性通常用它在高溫下保持較高硬度的能力來衡量（熱硬性）。耐熱性越好，允許的切削速度越高。（4）導(dǎo)熱性好刀具的材料熱導(dǎo)率大，表示導(dǎo)熱性好，切削時產(chǎn)生的熱量就容易傳散出去，從而降低切削部分的溫度，減輕刀具磨損。（5） 具有良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性既要求刀具材料本身的可切削性能、耐磨性能、熱處理性能、焊接性能等要好，且又要資源豐富，價格低廉。二 .常用刀具材料刀具材料可分為工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和超硬材料等五大類。常用刀具材料的主要

11、性能及用途見表:第二節(jié) 高速鋼一. 高速鋼高速鋼是一種含鎢（W W ）、鉬（M M O O ）、鉻（ Cr ）、釩（V V ）等合金元素較多的高合金工具鋼。由于合金元素與碳原子的結(jié)合力很強(qiáng)，使鋼在550600時仍能保持高硬度，從而使切削速度比碳素工具鋼和合金工具鋼成倍提高，故得名“高速鋼”，又名“風(fēng)鋼”或“鋒鋼”。高速鋼刀具制造工藝簡單，容易磨出鋒利的刃口， 廣泛用于制造切削速度較高、形狀復(fù)雜的刀具，如鉆頭、絲錐、成形刀具、拉刀及齒輪刀具等。高速鋼按化學(xué)成分可分為鎢系、鉬系（含M O 2%以上）；按切削性能可分為普通高速鋼和高性能高速鋼。 普通高速鋼普通高速鋼指用來加工一般工程材料的高速鋼，常

12、用的牌號有：a） W18Cr4V （簡稱 W18 ） 屬鎢系高速鋼，具有較好的切削性能，是我國最常用的一種高速鋼。 b） W6Mo5Cr4V2 （簡稱 M2 ） 屬鉬系高速鋼，碳化物分布均勻性、韌性和高溫塑性均超過W18Cr4V，但其磨削性能較差， 我國目前主要用于熱軋刀具，如麻花鉆等。c） W9Mo3Cr4V（簡稱W9） 是一種含鎢量較多，含鉬量較少的鎢鉬系高速鋼。其碳化物不均勻性介于W18和M2之間，但抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度高于M2。具有較好的硬度和韌性，其熱塑性也很好，可用于制造各種刀具（如鋸條、鉆頭、拉刀、銑刀、齒輪刀具等）。 高性能高速鋼高性能高速鋼是在普通高速鋼的基礎(chǔ)上，用調(diào)整其基本化

13、學(xué)成分和添加一些其它合金元素（如釩、鈷、鉛、硅、鈮等）的辦法，著重提高其耐熱性和耐磨性而衍生出來的。它主要用來加工不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金和超高強(qiáng)度鋼等難加工材料。主要有以下幾種：a） 鈷高速鋼 鈷高速鋼是在高速鋼中加入鈷，常用牌號是W2Mo9Cr4Co8（簡稱M42），具有良好的綜合性能，允許的切削速度較高，有一定的韌性，可磨削性好，可用于切削高溫合金、不銹鋼等難加工材料。b）鋁高速鋼 是我國獨創(chuàng)的鋼種，加入了少量的鋁不但提高了鋼的耐熱性和耐磨性，而且還能防止含碳量高引起的強(qiáng)度、韌性下降。但由于含釩量較多，其磨削加工性較差，過熱敏感性強(qiáng)，氧化脫碳傾向較大，使用時要嚴(yán)格掌握熱處理工藝。常用牌號

14、有W6Mo5Cr4V2Al（簡稱501）和W10Mo4Cr4V3Al（簡稱5F6）第三節(jié) 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是用高硬度、高熔點的金屬碳化物（ WC 、TiC 、 NbC 、 TaC 等）作硬質(zhì)相，用鈷、鉬或鎳等作粘結(jié)相，研制成粉末，按一定比例混合，壓制成型，在高溫高壓下燒結(jié)而成。硬質(zhì)合金的 常溫硬度很高（8993HRA，相當(dāng)于7882HRC）。 耐熔性好，熱硬性可達(dá)8001000以上，允許的切削速度比高速鋼提高47倍，刀具壽命高58倍， 是目前切削加工中用量僅次于高速鋼的主要刀具材料。但它的 抗彎強(qiáng)度和韌性均較低，性脆，怕沖擊和振動，工藝性也不如高速鋼。因此，硬質(zhì)合金常制成各種形狀的刀片焊接或夾

15、固在車刀、刨刀、端銑刀等的刀體上使用。我國目前常用的硬質(zhì)合金主要有以下三類： 鎢鈷類硬質(zhì)合金 （ YG 類） K K 類 - 紅色由WC和Co組成， 代號為 YG。常溫硬度為8991HRA，耐熱性達(dá)800900， 適用于加工切屑呈崩碎狀的脆性材料。如 鑄鐵 。常用牌號有 YG3 、 YG6 和 YG8 等， 其中數(shù)字表示含 Co 的百分比，其余為含 WC 的百分比。鈷在硬質(zhì)合金中起粘結(jié)作用，含Co愈多的硬質(zhì)合金韌性愈好，所以 YG8 適于粗加工和斷續(xù)切削， YG6 適于半精加工， YG3 適于精加工和連續(xù)切削。 鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金 （ YT 類）P P 類 - 藍(lán)色由WC、TiC和Co組成， 代

16、號為 YT。此類硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性和耐熱性（9001000）均比YG類合金高，但抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度降低。 主要適于加工切屑呈帶狀的鋼料等韌性材料，如 鋼 類。常用牌號有 YT30 、 YT15 和 YT5等，數(shù)字表示含 TiC 的百分比。 故 YT30 適于對鋼料的精加工和連續(xù)切削， YT15 適于半精加工， YT5 適于粗加工和斷續(xù)切削。 鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質(zhì)合金 （ YW 類） K K 類 - 黃色又稱通用合金，由WC、TiC、TaC（NbC）TCo組成， 代號為 YW。其抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性、耐熱性、高溫硬度和抗氧化能力都有很大提高。常用牌號有YW1和YW2，這兩種硬質(zhì)合金都

17、具有YG類硬質(zhì)合金的韌性，比YT類硬質(zhì)合金的抗刃口剝落能力強(qiáng)。由于 YW 類硬質(zhì)合金的綜合性能較好，除可加工鑄鐵、有色金屬和鋼料外，主要用于加工耐熱鋼、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料。第四節(jié) 其它刀具材料一. 陶瓷材料 陶瓷刀具材料的主要成分是硬度和熔點都很高的Al 2 O 3 、Si 3 N 4 等氧化物、氮化物，再加入少量的金屬碳化物、氧化物或純金屬等添加劑。也是采用粉末冶金工藝方法經(jīng)制粉，壓制燒結(jié)而成。陶瓷刀具有很高的硬度（9195HRA）和耐磨性，刀具耐用度高；有很好的高溫性能，化學(xué)穩(wěn)定性好，與金屬親和力小，抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散能力好；具有較低的摩擦系數(shù)，在高速精車和精密銑削時，被加工工件可獲得

18、鏡面效果。陶瓷刀具的最大缺點是脆性大，抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度低，承受沖擊負(fù)荷的能力差。主要用于對鋼料、鑄鐵、高硬材料（如淬火鋼等）連續(xù)切削的半精加工或精加工。二. 人造金剛石 人造金剛石是在高溫高壓和金屬觸媒作用的條件下，由石墨轉(zhuǎn)化而成。金剛石刀具的性能特點是：有極高的硬度和耐磨性，切削刃非常鋒利，有很高的導(dǎo)熱性。 但耐熱性較差，且強(qiáng)度很低。主要用于高速條件下精細(xì)車削及鏜削有色金屬及其合金和非金屬材料。但由于金剛石中的碳原子和鐵有很強(qiáng)的化學(xué)親合力，故 金剛石刀具不適合加工鐵族材料。三.立方氮化硼（簡稱 CBN ） 是用六方氮化硼（俗稱白石墨）為原料，利用超高溫高壓技術(shù)，繼人造金剛石之后人工合成的又

19、一種新型無機(jī)超硬材料。其主要性能特點是：硬度高（高達(dá)80009000HV），耐磨性好，能在較高切削速度下保持加工精。熱穩(wěn)定性好，化學(xué)穩(wěn)定性好，且有較高的熱導(dǎo)率和較小的摩擦系數(shù)，但其強(qiáng)度和韌性較差。主要用于對高溫合金、淬硬鋼、冷硬鑄鐵等材料進(jìn)行半精加工和精加工。第三部分 切削過程及切屑種類精簡內(nèi)容第一節(jié) 金屬切屑過程金屬切削過程: 是指通過切削運動，使刀具從工件上切下多余的金屬層，形成切屑和已加工表面的過程。在這一過程中產(chǎn)生了一系列的現(xiàn)象，如 切削變形、切削力、切削熱與切削溫度、刀具磨損等。研究諸現(xiàn)象的成因、作用和變化規(guī)律并掌握這些規(guī)律，對于合理使用與設(shè)計刀具、夾具和機(jī)床，保證切削加工質(zhì)量，減少

20、能量消耗，提高生產(chǎn)率和促進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展等方面起著重要的作用。一. 切削變形金屬切削過程與金屬受壓縮（拉伸）過程比較：如下圖（a）所示,塑性金屬受壓縮時,隨著外力的增加,金屬先后產(chǎn)生彈性變形、塑性變形,并使金屬晶格產(chǎn)生滑移,而后斷裂；如下圖（b）所示,以直角自由切削為例,如果忽略了摩擦,溫度和應(yīng)變速度的影響,金屬切削過程如同壓縮過程,切削層受刀具擠壓后也產(chǎn)生塑性變形。切削過程中產(chǎn)生的諸現(xiàn)象均與金屬層變形密切相關(guān)。為了進(jìn)一步分析研究切削層變形的特殊規(guī)律,通常把切削刃作用部位的金屬層劃分為三個變形區(qū)：第 變形區(qū) 也稱為基本變形區(qū) ，近切削刃處切削層內(nèi)產(chǎn)生的塑性變形區(qū)；金屬的剪切滑移變形，基本變形區(qū)的

21、變形最大；第 變形區(qū) 也稱為摩擦變形區(qū) ，與前刀面接觸的切屑層內(nèi)產(chǎn)生的塑性變形區(qū)；金屬的擠壓摩擦變形；第 變形區(qū) 也稱為加工表面變形區(qū)，近切削刃處已加工表層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)；金屬的擠壓摩擦變形。如圖c，三個變形區(qū)匯集在切削刃附近，此處的應(yīng)力集中而且復(fù)雜，金屬的背切削層在此與工件基體發(fā)生分離，大部分變成切屑。二.切屑的形成及變形特點(一) 第一變形區(qū)金屬的剪切滑移變形切削層受刀具的作用，經(jīng)過第一變形區(qū)的塑性變形后形成了切屑。下面以直角自由切削為例，分析較典型的連續(xù)切屑的形成過程。切削層受到刀具前刀面與切削刃的擠壓作用下，使近切削刃處的金屬先產(chǎn)生彈性變形，繼而塑性變形，在這同時金屬晶格產(chǎn)生滑移。如圖

22、：切削層金屬在始滑移面OA 以左 發(fā)生彈性變形，越靠近OA 面，彈性變形越大。在 在OA 面上 ，應(yīng)力達(dá)到材料的屈服點 s , 則發(fā)生塑性變形,產(chǎn)生滑移現(xiàn)象。在滑移面OM上 上 ，應(yīng)力和變形達(dá)到最大值。越過OM面 面 ，切削層金屬將脫離工件基體，沿著前面流出切屑，完成切離過程。經(jīng)過塑性變形的金屬，其晶粒沿大致相同的方向生長。 金屬切削過程實際上是一種擠壓過程。取金屬內(nèi)部質(zhì)點P來分析滑移過程：P點移到1位置時,產(chǎn)生了塑性變形。即在該處剪應(yīng)力達(dá)到材料的屈服極限,在1處繼續(xù)移動到1處的過程中,P點沿最大剪應(yīng)力方向的剪切面上滑移至2處,之后同理繼續(xù)滑移至3、4處,離開4處后,就沿著前刀面方向流出而成為

23、切屑上一個質(zhì)點。在切削層上其余各點,移動至AC線均開始滑移、離開AE線終止滑移，在沿切削寬度范圍內(nèi)，稱AC是始滑移面，AE是終滑移面。AC、AE之間為第變形區(qū)。由于切屑形成時應(yīng)變速度很快、時間極短，故AC、AE面相距很近，一般約為0.020.2mm，所以常用AB滑移面來表示第一變形區(qū)，AB面亦稱為剪切面。第 變形區(qū)就是形成切屑的變形區(qū)，其變形特點是切削層產(chǎn)生剪切滑移變形經(jīng)過塑性變形的金屬，其晶粒沿大致相同的方向生長。 金屬切削過程實際上是一種擠壓過程。二. 第二變形區(qū)內(nèi)金屬的擠壓摩擦變形經(jīng)過第一變形區(qū)后,形成的切屑要沿前刀面方向排出,還必須克服刀具前刀面對切屑擠壓而產(chǎn)生的摩擦力。切屑在受前刀面

24、擠壓摩擦過程中進(jìn)一步發(fā)生變形(第二變形區(qū)的變形) 這個變形主要集中在與前刀面摩擦的切屑底面一薄層金屬里, ,表現(xiàn)為該處晶粒纖維化的方向和前刀面平行。這種作用離前刀面愈遠(yuǎn)影響愈小。三. 第三變形區(qū)內(nèi)金屬的擠壓摩擦變形已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓摩擦，造成纖維化與加工硬化。第二節(jié) 切屑的類型一.切屑的分類由于工件材料不同，切削條件不同，切削過程的變形也不同，所形成的切屑多種多樣。通常將切屑分為四類：帶狀切屑；擠裂切屑；單元切屑;崩碎切屑(1) 帶狀切屑它是經(jīng)過上述塑性變形過程形成的切屑,外形呈帶狀。加工塑性金屬材料例如碳素鋼、合金鋼、銅和鋁合金， 當(dāng)切削厚度較小，切削速度較高、刀具前

25、角較大時 ，常得到這類切屑。其切削過程平穩(wěn)，切削力波動小，已加工表面的表面粗糙度值較小。(2) 擠裂切屑在形成切屑的過程中,剪切面上局部位置處的剪應(yīng)力 達(dá)到材料的強(qiáng)度極限,使切屑上與前刀面接觸的一面較光潔,其背面局部開裂成節(jié)狀。 切削黃銅或用低速切削鋼, 當(dāng)切削厚度較大，切削速度較低、刀具前角較小時 ，常得到這類切屑較易得到這類切屑。(3) 單元切屑當(dāng)剪切面上的剪應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限時產(chǎn)生了剪切破壞,使切屑沿厚度斷裂成均勻的顆粒狀。 切削鉛或用很低的速度切削鋼時可得到這類切屑。(4) 崩碎切屑在切削脆性金屬時, , 例如鑄鐵、黃銅等材料, ,切削層幾乎不經(jīng)過塑性變形就產(chǎn)生脆性崩裂,得到的切屑

26、呈不規(guī)則的細(xì)粒狀。 切屑的類型是由材料的應(yīng)力- - 應(yīng)變特性和塑性變形程度決定的。如加工條件相同， 塑性高的材料不易斷裂，易形成帶狀切屑；改變加工條件（如減小前角，或加大切削厚度），材料產(chǎn)生的塑性變形程度隨之變化，切屑的類型便會相互轉(zhuǎn)化，當(dāng)塑性變形尚未達(dá)到斷裂點就被切離時出現(xiàn)了帶狀切屑,變形后達(dá)到斷裂就形成擠裂切屑或單元切屑。因此，在生產(chǎn)中常利用切屑轉(zhuǎn)化條件，使之得到較為有利的屑型。切屑控制：在切削加工中采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣砜刂魄行嫉木砬?、流出和折斷，使之形成“可接受”的良好切屑。研究表明，工件脆性越大、切屑厚度越大、切屑卷曲半徑越大，切屑就越容易折斷。? 切屑控制的方法 切屑控制的方法(1）采

27、用斷屑槽通過設(shè)置斷屑槽對流動的金屬施加一定的約束力，可使切屑應(yīng)變增大，切屑蜷曲半徑減小。斷屑槽的形狀有折線形、直線圓弧形、全圓弧形。(2）改變刀具角度增大主偏角，切削厚度變大，有利于斷屑；減小前角，可使切屑變形加大，切屑易于折斷。刃傾角可改變切屑的流向。(3）調(diào)整切削用量提高進(jìn)給量可使切削厚度增大，有利于斷屑，但增大進(jìn)給量會使表面粗糙度增大；適當(dāng)降低切削速度可使切削變形增大，有利于斷屑，但會降低切除效率。三. 積屑瘤現(xiàn)象(一).在切削速度不高而又能形成連續(xù)切屑的情況下，加工一般鋼料或其它塑性材料時，常常在前刀面處粘著一塊剖面有時呈三角狀的硬塊。它的硬度很高，通常是工件材料的2-3倍，在處于比較

28、穩(wěn)定的狀態(tài)時，能夠代替切削刃進(jìn)行切削。這塊冷焊在前刀面上的金屬稱為積屑瘤或刀瘤。積屑瘤對切削過程的影響：1. 代替刀具切削，保護(hù)刀具2. 增大前角，減小變形和力3. 產(chǎn)生過切及犁溝， 精度4. 增大已加工表面粗糙度積屑瘤對精加工是不利的，應(yīng)避免它產(chǎn)生： 降低工材塑性；合理選切削速度；增大前角；減小進(jìn)給量；采用潤滑液等.如圖所示，積屑瘤是堆積在前刀面上近切削刃處的一個楔塊，經(jīng)測定它的硬度為金屬母體的23倍，積屑瘤高出前刀面0.369mm、凸出后刀面0.057mm、寬1.138mm，在切削時形成了實際前角32°27(有的可達(dá)40°)。當(dāng)積屑瘤的頂部具有大的刃口圓弧半徑時（圖中R

29、0.134 mm），會產(chǎn)生較大的擠壓作用。此外，由于積屑瘤頂部凹凸不平和脫落后粘附在已加工表面上，促使加工表面粗糙度增加。所以在精加工時應(yīng)盡量避免或抑制積屑瘤的產(chǎn)生。(二).積屑瘤的形成有許多解釋：通常認(rèn)為是由于 切屑在前刀面上粘結(jié)造成的。當(dāng)在一定的加工條件下，隨著切屑與前刀面間溫度和壓力的增加，摩擦力也增大，使近前刀面處切屑中塑性變形層流速減慢，產(chǎn)生“滯流”現(xiàn)象。越貼近前刀面處的金屬層，流速越低。當(dāng)溫度和壓力增加到一定程度，滯流層中底層與前刀面產(chǎn)生了粘結(jié)。當(dāng)切屑底層中剪應(yīng)力超過金屬的剪切屈服極限時，底層金屬流速為零而被剪斷，并粘結(jié)在前刀面上。該粘結(jié)層經(jīng)過劇烈的塑性變形使硬度提高，在繼續(xù)切削時

30、，硬的粘結(jié)層又剪斷軟的金屬層。這樣層層堆積，高度逐漸增加，形成了積屑瘤。長高了的積屑瘤，受外力或振動的作用可能發(fā)生局部斷裂或脫落。有些資料表明積屑瘤的產(chǎn)生、成長和脫落是在瞬間內(nèi)進(jìn)行的，它們的頻率很高，是個周期性的動態(tài)過程。(三).形成積屑瘤的條件 ：主要決定于切削溫度.在切削溫度很低時, ,切屑與前刀面間呈點接觸,摩擦系數(shù) 較小, 故不易形成粘結(jié)； 在溫度很高時,接觸面間切屑底層金屬呈微熔狀態(tài),起潤滑作用，摩擦系數(shù)也較小， 積屑瘤同樣不易形成。 在中溫區(qū)，例如切削中碳鋼的溫度在300380時， 切屑底層材料軟化，粘結(jié)嚴(yán)重，摩擦系數(shù) 最大，產(chǎn)生的積屑瘤高度達(dá)到很大值。此外，接觸面間壓力、粗糙程度

31、、粘結(jié)強(qiáng)度等因素都與形成積屑瘤的條件有關(guān)。合理控制切削條件，調(diào)節(jié)切削參數(shù)，盡量不形成中溫區(qū)域，就能較有效地抑制或避免積屑瘤的產(chǎn)生。以切削中碳鋼為例,從圖示的曲線可知，低速（ v c 3m/min左右）切削時，產(chǎn)生的切削溫度很低；較高速（ v c 60m/min）切削時，產(chǎn)生的切削溫度較高，這兩種情況的摩擦系數(shù)均小，故不易形成積屑瘤。在中速（ v v c c 20m/min ），積屑瘤的高度達(dá)到最大值。所以許多中速加工工序，如攻絲、拉孔、鉆孔、鉸孔等經(jīng)常由于積屑瘤作用而影響加工表面粗糙度。如同其它精加工工序，為了提高加工表面質(zhì)量，應(yīng)盡量不采用中速加工，否則應(yīng)配合其它改善措施。在切削硬度和強(qiáng)度高的

32、材料時，由于剪切屈服強(qiáng)度 S 高，不易切除切屑 ,即使采用較低的切削速度，也易達(dá)到產(chǎn)生積屑瘤的溫區(qū)域，為了抑制積屑瘤，通常選用中等以上切削速度加工 。切削塑性高的材料，需選用高的切削速度才能消除積屑瘤 。第四部分 切削力精簡內(nèi)容第一節(jié) 切削力的來源、切削合力及其分解、切削功率一、切削力的來源切削時作用在刀具上的力，由下列兩個方面組成： 變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的彈性變形抗力和塑性變形抗力 切屑、工件與刀具間的摩擦力。二、切削合力及其分解 為了便于分析切削力的作用和測量、計算切削力的大小,通常將合力Fr在按主運動速度方向、切深方向、進(jìn)給方向作的空間直角坐標(biāo)軸z、y、x上分解成三個分力，它們是：切削力的分解

33、：由圖可知，合力與各分力間關(guān)系為：其中，F(xiàn)yFx.ycoskr； Fx=Fx.ysinkr 式中 Fxy合力在Fr基面上的分力三、切削功率(1)單位切削力 單位切削力p是指切除單位切削層面積所產(chǎn)生的主切削力，可用下式表示：表明，單位切削力p與進(jìn)給量f有關(guān)，它隨著進(jìn)給量f增加而減小。單位切削力p不受背吃刀量asp的影響，這是因為背吃刀量改變后，切削力Fz與切削層面積AD以相同的比例隨著變化。而進(jìn)給量f增大，切削層面積AD隨之增大，而切削力Fz增大不多。 利用單位切削力p來計算主切削力Fz較為簡易直觀。（2）切削功率切削功率Pm是指車削時在切削區(qū)域內(nèi)消耗的功率，通常計算的是主運動所消耗的功率。式中

34、 Fz主切削力（N）;vc主運動切削速度。機(jī)床電動機(jī)所需功率PE應(yīng)為： PEPm/ kW式中機(jī)床傳動效率（3）單位切削功率單位切削功率Ps是指單位時間內(nèi)切除金屬體積Zw所消耗的功率。 Ps=Pm/Zw kW/（ mm3·s-1） 單位時間內(nèi)切除金屬量Zw Zw=1000vc·asp·f （ mm3/s） 另外可導(dǎo)出Pm， Ps之間的關(guān)系式：第二節(jié) 切削力的指數(shù)公式一、切削力指數(shù)公式式中: Fz、Fy、Fx:分別為主切削力、切深抗力、進(jìn)給抗力； CFz , CFy , CFx :決定于被加工材料和切削條件的有關(guān)系數(shù)； xFz、yFz、nFz、xFy、yFy、nFy、

35、xFx、 yFx、 nFx:分別為三個分力公式中，背吃刀量ap、進(jìn)給量f和切削速度vc的指數(shù)； KFz , KFy , KFx :考慮切削速度、刀具幾何參數(shù)、刀具磨損等因素影響的修正系數(shù)。二、單位切削力 切除單位切削層面積的主切削力通過實驗求得p后， 則可通過上式求得主切削力Fz。 三、單位切削功率 單位時間內(nèi)切除單位體積的金屬所消耗的功率稱為單位切削功率Ps。式中: Zw單位時間內(nèi)的金屬切除量（mm3·s-1）。 整理后得 通過實驗求得p后，反過來可以求得Pm，然后再計算Fz。四、 機(jī)床電機(jī)功率在設(shè)計機(jī)床選擇電機(jī)功率PE時，應(yīng)按下式計算 式中 m 機(jī)床傳動效率，通常= 0.750.

36、85第三節(jié) 影響切削力的因素切削力來源于工件材料的彈塑性變形及刀具與切屑、工件表面的摩擦，因此凡是影響切削過程中材料的變形及摩擦的因素都影響切削力。影響因素主要為：工件材料；切削用量；刀具幾何參數(shù)；其他因素。 被加工材料的抗剪變形、 切削面積愈大， 剪切角、 前角愈小， 則切削力愈大。 具體分析如下：一、工件材料工件材料是通過材料的剪切屈服強(qiáng)度s、塑性變形、切屑與前刀面間摩擦系數(shù)等條件影響切削力的。工件材料強(qiáng)度、硬度愈高，材料的剪切屈服強(qiáng)度s越高大,切削力越大。材料的制造和熱處理狀態(tài)不同，得到的硬度也不同，切削力隨著硬度提高而增大。還受加工硬化程度的影響。 工件材料的塑性或韌性越高，切屑越不易

37、折斷，使切屑與前刀面間摩擦增加，故切削力增大。例如，不銹鋼1Cr18Ni9Ti的硬度接近45鋼， 但延伸率是45鋼的4倍，所以同樣條件下產(chǎn)生的切削力較45鋼增大25。 在切削鑄鐵等脆性材料，由于塑性變形很小， 崩碎切屑與前刀面的摩擦小，故切削力小。二、切削用量背吃刀量與切削力近似成正比；進(jìn)給量增加，切削力增加，但不成正比；切削速度對切削力影響復(fù)雜1、背吃刀量ap、進(jìn)給量f ap、f增大，切削寬度aw、切削厚度ac增大，切削面積Ac增大，抗力和摩擦力增加， 則切削力增大，但影響程度不一。因刀刃鈍圓半徑r的關(guān)系，刃口處的變形大，ap增大時(如圖 (a)所示)，該處變形成比例增大；f增大時(如圖(b

38、)所示)，該處變形比例基本不變，而ac變大，變形減小。所以增加ap時切削力的增大較f的增大影響明顯。一般切削力實驗公式中ap的指數(shù)接近于1；f的指數(shù)接近于0.75也可說明這一點。可見，在同樣切削面積下，采用大的f較采用大的ap省力。2、 切削速度vc 切削塑性金屬時，vc對切削力的影響如同對切削變形影響的規(guī)律，是由積屑瘤與摩擦的作用所造成的。當(dāng)vc<35 m/min時，由于積屑瘤的產(chǎn)生和消失，使oe增大或減小，導(dǎo)致切削力的變化；當(dāng)vc>35 m/min時，vc大，切削溫度高，減小，增大，則減小，致使切削力減小。加工鑄鐵時曲線如圖412（P69） v對切削力影響不大。 三、 刀具幾何

39、參數(shù)1、 前角o 前角0 增大，切削力減小加工鋼料時，由式可知，o增大，減小，則切削力減??；加工鑄鐵等脆性材料時，因變形和加工硬化小，o對力的影響不顯著。2、 負(fù)倒棱負(fù)倒棱為沿主切削刃磨出負(fù)前角和寬度為br1 的窄棱面，即第一前面。前刀面上的負(fù)倒棱 (如圖所示)有利于增強(qiáng)刀刃強(qiáng)度，但也增加了切屑變形程度，所以使切削力增大。 負(fù)倒棱是通過其寬度對進(jìn)給量之比來影響切削力的。br1/f增大時，切削力增大。到一定值后趨于穩(wěn)定，臨界值取決于刀屑接觸長度。當(dāng)大于接觸長度時，前刀面上的正前角不起作用。4、刀尖圓弧半徑r當(dāng)ap、 f、r不變時， r增大，將使曲線部分各點的ac、r減小。 r增大對Fx、Fy要比

40、對Fz的影響大。所以當(dāng)工藝系統(tǒng)的剛性較差時， 宜用小r。刀尖圓弧半徑對切削力的影響與 r/ ap有關(guān)。圖 r與刀刃曲線部分的關(guān)系(a) r小; (b) r大 5、刃傾角s。 實驗證明，s對Fz的影響不大，但對Fx、 Fy的影響較大。s增大，背吃刀力Fy方向的前角p增大，F(xiàn)y減??；而進(jìn)給抗力Fx方向的前角f減小，則Fx增大。 圖 s對切削力的影響 前角0 ，切削力；負(fù)倒棱br1 ，切削力 ；主偏角r 對主切削力影響不大，對吃刀抗力和進(jìn)給抗力影響顯著（ r Fy，F(xiàn)x）；與主偏角相似，刃傾角s對主切削力影響不大，對吃刀抗力和進(jìn)給抗力影響顯著（ s Fy，F(xiàn)x）；刀尖圓弧半徑 r 對主切削力影響不大

41、，對吃刀抗力和進(jìn)給抗力影響顯著（ r Fy，F(xiàn)x） ；四、其它（一）、刀具材料：刀具材料與被加工材料間的摩擦系數(shù)影響切削力的變化。如硬質(zhì)合金的值隨鈷含量的增多和碳化鈦含量的減少而提高，故使用含鈷量多的硬質(zhì)合金刀片，切削力將增大；YT類硬質(zhì)合金的摩擦系數(shù)較高速鋼小，可使Fz下降510，而YG類硬質(zhì)合金則基本與高速鋼相同，陶瓷刀片導(dǎo)熱性小，在較高的溫度下工作時因摩擦降低， 切削力減小圖425。 （二）、切削液：有潤滑作用，可減小摩擦，使切削力降低 ；（三）、后刀面磨損：刀具的磨損量加大時， 使切削力增大，對吃刀抗力Fp的影響最為顯著 。第四節(jié) 切削力的理論研究一、剪切角(F)理論 (從固體力學(xué)出發(fā)

42、)Merchant 理論：剪切面位于要求剪切能量最小的位置 F=p/4+(go-b)/2Lee and Shaffer理論：最大主應(yīng)力和最大剪應(yīng)力之間的夾角為p/4 F=p/4+go-b 二、剪切角(F)理論 (從固體力學(xué)出發(fā))MC Shaw理論：剪切面不一定與最大剪應(yīng)力平面一致 F=p/4+go-b +h h是決定于積屑瘤大小的附加角。 Oxley理論：考慮加工硬化、應(yīng)變效應(yīng)三、佐列夫理論位錯理論 (從位錯的觀點研究切削力)第五部分 切削熱和切削溫度精簡內(nèi)容 第一節(jié) 切削熱的產(chǎn)生與傳出切削熱和切削溫度是切削過程中產(chǎn)生的重要物理現(xiàn)象。 第一：用刀具切削工件而產(chǎn)生的熱稱為切削熱。第二：切削時消耗

43、的能約97%到99%轉(zhuǎn)化為熱量，使得切削區(qū)域溫度升高。切削熱對切削過程影響有多方面影響：切削熱傳散到工件上，會引起工件的熱變形，因而降低加工精度，工件表面上的局部高溫則會惡化已加工表面質(zhì)量。傳散到刀具上的切削熱是引起刀具磨損和破損的重要原因。切削熱還通過使刀具磨損對切削加工生產(chǎn)率和成本發(fā)生影響。切削熱對切削加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本都有直接、間接的影響，研究和掌握切削熱產(chǎn)生和變化的一般規(guī)律，把切削熱的不利影響限制在允許的范圍之內(nèi)，對切削加工生產(chǎn)是有重要意義的。一. 來源：切削熱來源于切削層金屬發(fā)生彈性、塑性變形所產(chǎn)生的熱及切屑與前刀面、工件與后刀面之間的摩擦 。切削熱產(chǎn)生于三個變形區(qū)，切削過程中

44、三個變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生切削熱的根本原因是，切削過程中變形與摩擦所消耗的功，絕大部分轉(zhuǎn)化為切削熱。 假定主運動所消耗的功全部轉(zhuǎn)化為熱能，則單位時間內(nèi)產(chǎn)生的切削熱：  Pc = Fcc    Pc每秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的切削熱    Fc主切削力    c切削速度 切削熱由切屑、工件、刀具及周圍介質(zhì)傳導(dǎo)出去。 影響散熱主要因素： 工件材料的導(dǎo)熱性能 工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)高，由切屑和工件散出的熱就多，切削區(qū)溫度就較低，刀具壽命提高；但工件溫升快，易引起工件熱變形（銅和鋁）。工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)小，切削熱不易從工件方面散出

45、，加劇刀具磨損（不銹鋼）。 刀具材料的導(dǎo)熱性能 刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)高，切削熱易從刀具散出，降低了切削區(qū)溫度，有利于刀具壽命的提高（YG類硬質(zhì)合金）。 周圍介質(zhì) 采用冷卻性能好的切削液及采用高效冷卻方式能傳導(dǎo)出較多的切削熱，切削區(qū)溫度就較低。采用噴霧冷卻法使切削液霧化后汽化，將能吸收更多的切削熱，使切削溫度降低。 切屑與刀具的接觸時間 外圓車削時，切屑形成后迅速脫離車刀而落入機(jī)床的容屑盤中，切屑傳給刀具的熱量相對較少；鉆削或其它半封閉式容屑的加工，切屑形成后仍與刀具相接觸，傳導(dǎo)給刀具的熱相對較多。第二節(jié) 切削溫度及其測量方法切削溫度定義一：切屑、工件和刀具接觸區(qū)的平均溫度。 定義二：刀具與工件接

46、觸區(qū)域的平均溫度。作用：研究各種因素對切削溫度影響大小的依據(jù)； 通過實驗數(shù)據(jù)來校驗切削溫度理論計算的正確性，反過來再指導(dǎo)生產(chǎn) 測量切削溫度有多種方法：熱電偶法、輻射溫度計法、其他等等目前應(yīng)用較廣的是自然熱電偶法和人工熱電偶法。補(bǔ)充：輻射溫度計法：任何物體都會有紅外線輻射，它表現(xiàn)的是物體的溫度。 溫度越高輻射越大。用紅外線接收器作傳感器，經(jīng)數(shù)字濾波放大，再函數(shù)計算，顯示出數(shù)字。熱電偶法原理：把兩種化學(xué)成分不同的導(dǎo)體的一端連接在一起，使它們的另一端處于室溫狀態(tài)（稱為冷端），那么，當(dāng)連在一起的一端受熱時（稱為熱端）在冷熱端之間就會產(chǎn)生一定的電動勢，稱為電勢，把毫伏表或電位差計接在兩導(dǎo)體冷端之間便可測

47、量出熱電勢的值。實驗研究表明，熱電勢值的大小取決于兩種導(dǎo)體材料的化學(xué)成分及冷熱端之間的溫度差。當(dāng)組成熱電偶的兩種材料一定時，經(jīng)過標(biāo)定可得到熱電勢的值與冷熱端溫度差之間的關(guān)系。一. 第自然熱電偶法自然熱電偶法是以刀具和工件作為熱電偶的兩極，組成熱電回路測量切削溫度方法。切削時，切削區(qū)的高溫使刀具與工件的接觸端成熱端，處于室溫狀態(tài)的刀具、工件的另一端則成為冷端，用導(dǎo)線將刀具和工件的冷端連接到毫伏表或電位差計上，即可將切削時產(chǎn)生的熱電勢值測量出來。自然熱電偶法測切削溫度時，須事先對刀具和工件兩種材料組成的熱電偶進(jìn)行標(biāo)定，求得熱端溫度與毫伏表讀數(shù)值之間關(guān)系的標(biāo)定曲線，這樣在測量實際切削時的切削溫度時，

48、便可根據(jù)毫伏表上的讀數(shù)從標(biāo)定的曲線上查出其對應(yīng)的溫度值。注意：測量的是平均溫度，不是指定點的溫度；不同材料需要標(biāo)定，所以不方便。二.人工熱電偶法在研究工件、刀具、刀屑上各點溫度分布規(guī)律時，往往需要了解切削區(qū)內(nèi)各點的切削溫度。為此，可采用人工熱電偶法進(jìn)行測量。人工熱電偶法是利用事先標(biāo)定的兩種不同材料的金屬絲組成的熱電偶來測量工件、刀具上某些點的溫度。測量時，將熱端通過工件（或刀具）上的小孔固定在被測點上，冷端用導(dǎo)線串接在毫伏表上，由于兩金屬絲組成的人工熱電偶已事先經(jīng)過標(biāo)定，所以在實際測溫時，根據(jù)毫伏表中的數(shù)值便可從標(biāo)定曲線上查得其對應(yīng)的溫度值，即工件或刀具上被測點的溫度值。改變測量小孔的位置并利

49、用傳熱學(xué)原理進(jìn)行推算，可得出刀具或工件上溫度分布的情況。第三節(jié) 影響切削溫度的因素顯然，溫度的高低取決于切削熱產(chǎn)生的多少和散熱情況。一. 切削用量對切削溫度的影響1.切削速度 提高切削速度，切削溫度將顯著上升。原因一：切削速度提高，單位時間的金屬切除率成正比增多，消耗的功增大，切削熱也會增大，由切屑，工件與刀具間發(fā)生強(qiáng)烈摩擦而產(chǎn)生大量切削熱；故使切削溫度上升。原因二：由于切削速度很高，在很短的時間內(nèi)切屑底層的熱來不及向切屑內(nèi)部傳導(dǎo)，而大量積聚在切屑底層，使切削溫度顯著升高。但是，隨著速度的提高，單位切削力和單位切削功率會降低，所以切削熱量和切削溫度上升的趨勢要減緩。原因大家思考下。切削溫度與切

50、削速度之間的經(jīng)驗關(guān)系式為： Cv 與切削條件有關(guān)的系數(shù)； x 反映vc對的影響程度的指數(shù)。注意：一般情況下硬質(zhì)合金切鋼時，進(jìn)給量越大，x越小，因為f增大，切削厚度大，帶走熱量也多，所以溫度上升反而變慢。2.進(jìn)給量 進(jìn)給量增大，單位時間內(nèi)的金屬切除量增多，切削熱增多，切削溫度上升。但切削溫度隨進(jìn)給量增大而升高的幅度不如切削速度那么顯著。因為單位切削力和單位切削功率隨f增大而減?。ù蠹宜伎枷?，提示，切削力的影響：切削厚度和變形系數(shù)），切除單位體積金屬產(chǎn)生的熱量減少了；同時f增大后，切屑變厚，切屑的熱容量增大，由切屑帶走的熱量增多，故切削區(qū)的溫度上升不甚顯著。切削溫度與進(jìn)給量之間的經(jīng)驗關(guān)系式為式中

51、Cf 與切削條件有關(guān)的系數(shù) 0.14 是反映f對的影響程度的指數(shù)。3. 背吃刀量 背吃刀量對切削溫度的影響很小。因為ap增大以后，切削區(qū)產(chǎn)生的熱量雖成正比例增加，但切削刃參加工作長度增加，散熱條件得到改善，故切削溫度升高并不明顯。切削溫度與背吃刀量之間的經(jīng)驗關(guān)系式為 式中 Cap 與切削條件有關(guān)的系數(shù)； 0.04是反映ap 對的影響程度的指數(shù)。因切削溫度對刀具磨損和壽命影響很大，由以上分析可知，為有效控制切削溫度以提高刀具壽命，選用大的背吃刀量或進(jìn)給量，比選用大的切削速度有利。二.刀具幾何參數(shù)對切削溫度的影響 1.前角o 前角的大小直接影響切削過程中的變形和摩擦，對切削溫度有明顯影響?？偟内厔?/p>

52、是，前角大，切削溫度低；前角小，切削溫度高。當(dāng)前角達(dá)18o20o后，對切削溫度影響減小，這是因為楔角變小使散熱體積減小的緣故。2.主偏角主偏角加大后，切削刃的工作長度縮短，切削熱相對地集中；但刀尖角減小，使散熱條件變差，切削溫度將上升。3.工件材料工件材料的強(qiáng)度、硬度、塑性及熱導(dǎo)率對切削溫度有較大的影響。工件強(qiáng)度、硬度高，切削時的切削力大，消耗功率大，產(chǎn)生的切削熱多，故切削溫度高。工件的導(dǎo)熱系數(shù)對切削溫度也有很大的影響，不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)的強(qiáng)度、硬度雖然低于45鋼，但它的導(dǎo)熱系數(shù)小于45鋼（約為45鋼的1/3）切削溫度比45鋼高40%。切削脆性金屬材料時，塑性變形小，切屑呈崩碎狀態(tài)

53、，與前刀面的摩擦小，故產(chǎn)生的切削熱少，切削實驗結(jié)果表明，切灰鑄鐵HT200時的切削溫度比切45鋼大約低25%。三.其他因素的影響1.刀具磨損對切削溫度的影響 刀具磨損后切削刃變鈍，使金屬變形增大；同時刀具后刀面與工件的摩擦加劇。所以刀具磨損后切削溫度上升。后刀面上的磨損量愈大時，切削溫度的上升愈為迅速。2.切削液對切削溫度的影響 切削液對切削溫度影響顯著 ，合理選用切削液，可以改善刀具與切屑和刀具與工件界面的摩擦情況，改善散熱條件，降低切削溫度。第六部分 刀具的磨損破損和使用壽命精簡內(nèi)容第一節(jié) 刀具磨損一、 刀具磨損   切削金屬時，刀具一方面切下切屑，另一方面刀

54、具本身也要發(fā)生損壞。刀具損壞的形式主要有磨損和破損兩類。前者是連續(xù)的逐漸磨損，屬正常磨損；后者包括脆性破損（如崩刃、碎斷、剝落、裂紋破損等）和塑性破損兩種，屬非正常磨損。 刀具磨損后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大，并導(dǎo)致切削力加大、切削溫度升高，甚至產(chǎn)生振動，不能繼續(xù)正常切削。因此，刀具磨損直接影響加工效率、質(zhì)量和成本。 刀具正常磨損的形式有以下幾種：   1.前刀面磨損   2.后刀面磨損    3.邊界磨損(前、后刀面同時磨損)從對溫度的依賴程度來看，刀具正常磨損的

55、原因主要是機(jī)械磨損和熱、化學(xué)磨損。機(jī)械磨損是由工件材料中硬質(zhì)點的刻劃作用引起的，熱、化學(xué)磨損則是由粘結(jié)（刀具與工件材料接觸到原子間距離時產(chǎn)生的結(jié)合現(xiàn)象）、擴(kuò)散（刀具與工件兩摩擦面的化學(xué)元素互相向?qū)Ψ綌U(kuò)散、腐蝕)等引起的。 (1)磨粒磨損 在切削過程中，刀具上經(jīng)常被一些硬質(zhì)點刻出深淺不一的溝痕。磨粒磨損對高速鋼作用較明顯。 (2)粘結(jié)磨損 刀具與工件材料接觸到原子間距離時產(chǎn)生的結(jié)合現(xiàn)象，稱粘結(jié)。粘結(jié)磨損就是由于接觸面滑動在粘結(jié)處產(chǎn)生剪切破壞造成。低、中速切削時，粘結(jié)磨損是硬質(zhì)合金刀具的主要磨損原因。 (3)擴(kuò)散磨損  

56、0; 切削時在高溫作用下，接觸面間分子活動能量大，造成了合金元素相互擴(kuò)散置換，使刀具材料機(jī)械性能降低，若再經(jīng)摩擦作用，刀具容易被磨損。擴(kuò)散磨損是一種化學(xué)性質(zhì)的磨損。(4)相變磨損    當(dāng)?shù)毒呱献罡邷囟瘸^材料相便溫度時，刀具表面金相組織發(fā)生變化。如馬氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，使硬度下降，磨損加劇。因此，工具鋼刀具在高溫時均用此類磨損。 (5)氧化磨損    氧化磨損是一種化學(xué)性質(zhì)的磨損。 刀具磨損是由機(jī)械摩擦和熱效應(yīng)兩方面因素作用造成的。 1）在低、中速范圍內(nèi)磨粒磨損和粘結(jié)磨損是刀具磨損的主要原因。通常拉削、鉸